热红外多角度遥感和反演混合像元组分温度

在研究了混合像元热辐射方向性规律的基础上,以连续植被冠层为例,提出了利用热红外多角度遥感数据,直接反演混合像元组分温度的方法。与多通道数据相比,多角度信息间的相关性要低得多,它主要取决于植被冠层的叶倾角分布函数(LAD)。因此更容易达到反演精度小于1K的目的。     

地表组分温度反演

在热辐射方向性规律的基础上,以喜直型连续植被为例,进行了大量的Monte Carlo模拟,建立了辐射亮度和组分温度、植被叶面积指数及土壤比辐射率之间的经验函数关系。采用遗传算法,从热红外2个波段2个角度数据中,同时反演混合像元组分温度、土壤比辐射率和叶面积指数等5个参数。通过对模拟的观测数据进行大量的遗传算法反演试验,结果表明,遗传算法反演组分温度非常稳健,在宽松的先验知识条件下,遗传算法可以解决不确定性反演问题。遗传算法反演结果和野外实测数据作了比较,证实了反演方法的正确性。为基于热红外方向性辐射模型反演地表组分温度,提供了新的实例。     

V形槽结构面源黑体辐射特性评估方法及结构参数优化设计

随着红外技术的迅速发展,作为标准辐射源的面源黑体在红外遥感与探测、红外成像等领域得到了日益广泛的应用,但不同形式面源黑体的辐射特性评估方法以及辐射特性与结构参数间的影响关系等问题还没有得到深入的研究．基于这一现状,针对同心圆V形槽结构面源黑体,提出了基于蒙特卡洛全光路跟踪的辐射特性评估方法．首先,通过与精密方法的相互比对验证了方法的正确性及准确程度;然后,基于该方法对v形槽面源黑体的有效发射率进行了评估;最后,对影响辐射特性的主要结构参数及其规律进行了分析研究．实验结果显示,槽夹角越小、涂层本征发射率越高,黑体的有效发射率就越高、越均匀．对于一般性应用可以采用45。或600槽夹角;为了获取更高的有效发射率,可以采用更小的槽夹角,但涂层本征发射率必须大于等于0．8;采用长径比为2的保护套筒结构可以达到更为理想的辐射特性．     

The definition of effective emissivity of land surface at the scale of remote sensing pixels

Remote sensing (RS) of land surface temperature (LST) is a very challenging problem at the present development stage of RS science. Tremendous efforts have been devoted to atmosphere correction and temperature emissivity separation (TES) of new LST product algorithms. However, the mechanism of directionality of thermal emission from land surface remains unknown, and even worse, there are confusions on the definition of the effective emissivity of land surface at the scale of RS pixels. The mechanism of directionality of thermal emission for isothermal pixels and non-isothermal pixels is different. For non-isothermal pixels (case in most canopy/soil structures), the directionality of their thermal emission is determined by both bidirectional reflectance distribution function (BRDF) derived emissivity and distribution patterns of temperature differences. A new definition is suggested to take into account material mixture, multiple scattering, and temperature variation within thermal infrared (TIR) RS pixels.     

利用FTIR光谱仪进行地物光谱发射率的野外测量方法研究

为了实现利用FTIR光谱仪进行野外地物光谱发射率的测量,针对D&P公司生产的Model-101型便携式FTIR光谱仪,讨论了仪器的定标原理,给出了样品的光谱辐射计算公式.采用低发射率反射板测量环境辐射,从而可以方便、快捷地计算出样品的发射率,并给出了相应的修正方法.样品实测结果表明,修正后的光谱发射率曲线与标准光谱发射率曲线具有很好的一致性.     

积分球反射法测量铌的发射率随温度的变化

提出了一种利用积分球反射法的脉冲加热技术测量材料热物性的方法，在此基础上研制了脉冲加热瞬态热物性测量装置，给出了利用该装置测量的铌在632．8nm波长下法向光谱发射率随温度的变化曲线，并进行了讨论。结果表明，所研制的装置能同时测量带状试样的比热、电阻率、全波长半球发射率及法向光谱发射率，具有试样制备简单、测试精度高等优点。     

Thermal radiation characteristics of plane-parallel SiC wafer

The spectral and directional absorptivity of plane-parallel SiC wafer is investigated in the IR region. The result demonstrates that interference takes place for thermal radiation emitted by plane-parallel SiC layers of the thickness from several tens to 100 microns. Owing to particular optical property of SiC, the spectral absorptivity of 10-micron radiant wave is 0.98, close to I, the absorptivity of black body. Nevertheless, the absorptivity approaches 0 in the range from 10.5 to 12.4 microns wavelength. Our calculation also shows that total hemispherical emissivity relates to wafer‘s temperature. It is between 300 and 500K where higher total hemispherical emissivity exists.     

A method for blind separation of components information from mixed pixel

In the field of remote sensing, it is important to separate the component information from mixed pixel. If the physical process of remote sensing can be expressed by a set of linear equations, the remote sensing information matrix is equal to the weight matrix multiplied by the component information matrix. Generally speaking, the precondition of retrieval of component information matrix is that the weight matrix is known. However, the blind signal separation (BSS) method can separate the matrix unconditionally, whose basic principle is that the additive information needing separation can be achieved from the statistical characteristics contained in a mass of samples in the remotely sensed information matrix. Therefore, the values of the component information matrix and the weight matrix can be estimated. The wave shape of components can be retrieved by BSS, but the amplitude cannot. In this paper, the plant-soil mixed pixels were chosen as the studying targets in this paper to quantitatively separate the component information and solve the uncertainty of BSS. Simulation and field test verify the reliability of the method. Results show that the BSS can be one of the effective methods of mixed pixel separation, and the foreground of application is very promising.     

Preparation of high emissivity NiCr<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>4</Subscript> powders with a spinel structure by spray drying

Spray-drying was used to produce the high emissivity NiCr₂O₄ powders with a spinel structure. Preliminary investigations focused on fabricating the high emissivity powders for infrared radiation coatings and finding the relationship between microstructure and emissivity. The NiCr₂O₄ powders were characterized for composition, microstructure, and infrared emissivity by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), infrared radiant instrument, and Fourier transform infrared spectra (FT-IR). Thermogravimetry and differential thermal analysis show that the appropriate baking temperature for NiCr₂O₄ powder preparation is about 1200°C. The emissivity measurement and FT-IR spectra show that, because of the special spinel structure, the NiCr₂O₄ powders have a high emissivity about 0.91. Spray-drying is a suitable method to produce the high emissivity ceramic powders.     

空气中Al6061氧化过程红外发射率特性研究

基于自主搭建的材料光谱发射率测量装置,分别对铝合金6061在5个温度点(623K、673K、723K、773K、823K)测量氧化前后的发射率,分析了温度、波长、氧化时间、粗糙度对铝合金样品发射率的影响.实验结果表明:铝合金6061的发射率随波长的增加而降低,随温度的升高而增大,温度对发射率的影响程度在不同波长下是不同的.表面氧化会增加样品表面的粗糙度,从而造成发射率数值增加,氧化效应对发射率的影响程度在不同温度、波长下是不同的,氧化效应可使发射率最大增加0.05(723K时).温度为823K时,发射率随氧化时间的变化可用抛物线模型很好地拟合.     

黑体空腔发射率计算的蒙特卡罗模型

在均匀镜－漫反射假设的基础上，给出了利用蒙特卡罗方法计算黑体空腔有效发射率的数学模型。该模型首先使用光束跟踪方法求得等温空腔有效发射率，然后逆向跟踪各反射光束，考虑了空腔不等温性和环境辐射对空腔有效发射率的修正。利用该模型对中国计量科学研究院的低温黑体实际空腔进行了计算研究，结果表明：镜反射成分的影响取决于空腔形状和壁材表面光学性质；环境辐射总是增加空腔的有效发射率，腔口附近壁温分布对空腔法向有效发射率影响不大。     

前置反射器比色高温计的研究

研究了一种改进的比色高温计测量表面温度,测量范围为600~1200℃.将半球型镀金反射器置于比色高温计上,利用多次反射效应,可缩小两个接收波长的有效发射率之间的差异,从而减小比色高温计误差.研究了反射器对焦情况下的辐射特性,推导出有效发射率的表达式.为避免反射器对被测面温度场的破坏,设计了一套快速测量装置,每次测量需时0.7s.为验证其准确性,制作了平片热电偶,直接测量平片热电偶的表面温度.结果显示,与平片热电偶相比,测量误差小于1.1℃.     

激光雷达中含时截面引起的时差和成像失真研究

基于激光辐射理论,推导了单像素激光脉冲测距中与时间相关的激光反射横截面关系式. 在高斯基模强度分布、高斯时间分布及平面反射的近似条件下,研究了含时截面引起的反射脉冲形变及时间测量时差,给出了误差的解析解. 针对脉冲测距的激光成像雷达,对时差导致的图像失真,给出了相应的仿真结果. 结果表明,时差随激光脚印面积和反射倾角增加而增加,随激光脉宽的增加而减小,其带来的成像失真变现为图像形变和方向性差异两种典型现象.      

利用频域有限元法分析内嵌管式辐射地板频域热特性

分析内嵌管式辐射地板的频域热特性,便于进一步了解内嵌管式辐射地板的动态热特征,为辐射地板的系统和控制设计提供重要的参考依据。建立了内嵌管式辐射地板的频域有限元模型,同时采用ANSYS软件建立了内嵌管式辐射地板的时域传热模型,通过2个模型的对比说明了频域有限元模型的准确性。采用频域有限元模型计算并分析了内嵌管式辐射地板的频域热特性。结果表明,在低频区域,地板的频域热响应基本不随频率变化,其传热过程接近于稳态,而在高频区域,地板的频域热响应随频率的变化十分剧烈,地板传热呈现明显的动态特征。当房间内存在较多成分的高频热扰时,关于辐射地板的传热计算应采用动态计算方法。     

荧光色料的库贝尔卡-芒克理论

在库贝尔卡-芒克理论中,没有考虑紫外光或短波可见光激发荧光色料产生荧光对总光谱反射辐亮度因子的贡献。色料激发辐射的荧光只能用光学仪器来测量,无法进行理论上的定量计算。因此无法进行荧光色料的计算机配色。本文在库贝尔卡-芒克理论基础上,运用广义量子效率概念,导出了荧光色料的总光谱反射辐亮度因子公式,得到了一些重要结论。     

掺杂成分对钢表面光谱发射率的影响

利用双光路对比光谱发射率测量装置,在823～1 273K之间,1.5μm波长下测量了几种不同型号光滑钢样品的表面光谱发射率.研究结果表明:掺杂成分含量对钢表面光谱发射率的影响很大.在同等条件下,抗氧化性能好的钢的光谱发射率相对较小,但是随着温度的升高,不同型号钢的光谱发射率出现了分化.     

非致冷红外焦平面阵列的辐射定标模型

为了将非致冷红外焦平面阵列应用于不同环境的辐射定量测量,设计了一种基于标准辐射源的定标试验方法,并在理论分析的基础上,根据定标试验数据,提出了一种考虑探测器工作温度效应的非致冷红外焦平面阵列辐射定标模型.试验数据分析表明,非致冷红外焦平面阵列响应动态范围大、线性度好,探测器工作温度效应可作线性化处理,辐射定标模型反演标准偏差为0.72 w/(m2·sr).     

机载分子筛产氧器的数值模拟

介绍了机载分子筛产氧系统的工作原理和变压吸附的基本理论 ,建立了机载分子筛产氧器的数学模型。模型考虑了筛床内的传热传质和压力的变化以及吸附热引起的享利系数的变化等因素对吸附性能的影响 ;吸附床采用了串联混合池模型 ,吸附平衡量的计算采用线性吸附等温理论。用所建模型对机载分子筛产氧器的工作过程进行了模拟并对结果进行了分析     

热线法实验中半透明介质内部导热和辐射分析

对热线法实验条件下半透明介质的积分－微分能量方程进行了数值求解，着重分析各个辐射项对内部总热 的贡献，研究了介质吸收系数以及热线黑度对热线温升的影响，引入了介质的等效平均吸收系数和热线的等效表面黑度2个新概念,并讨论了简化模型。     

大气环境中Al5052光谱发射率研究

基于基尔霍夫定律,利用砷化镓(GaAs)半导体激光器作为标准光源设计了一种反射式光谱发射率测量装置.使用该装置在300K至873K之间对Al5052的光谱发射率进行了系统的研究,并利用最小二乘法对测量数据进行了线性拟合.研究结果表明:Al5052的光谱发射率随着温度的升高而缓慢增大.通过对673K,773K,823K,873K4个温度点持续5h的恒温测量发现:当温度小于823K时,Al5052的光谱发射率非常稳定,随着时间的增加基本保持不变;当温度大于823K时,在开始的2h内,光谱发射率随着时间的增加而增大.2h之后,由于表面氧化达到一定程度,光谱发射率数值开始趋于稳定.